(57)【要約】【課題】画像形成装置を長期間使用した場合でも感光体の磨耗を非常に少なくすることができるクリーナレス方式を用いた画像形成装置において、オゾン（Ｏ３）や窒素酸化物（ＮＯx ）等の帯電生成物の発生を抑えることで画像ナガレを防止すること。【解決手段】像担持体と、該像担持体を接触部にて帯電する帯電手段と、該帯電手段により帯電処理された前記像担持体に静電潜像を書き込む手段としての露光手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給して可視化する現像手段と、可視化したトナー像を転写材に転写する転写手段とを有し、且つ、前記転写手段により転写されずに前記像担持体表面に残留したトナーを前記現像装置で回収するクリーナレスシステムを用いた画像形成装置において、前記現像手段により現像される前記トナー中に、前記トナーの帯電極性とは逆極性の微粒子が外添されていることを特徴とする。【選択図】図１
2005300751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体上に静電像を形成するために前記像担持体を接触部にて帯電する帯電手段と、該帯電手段により帯電処理された前記像担持体に静電潜像を書き込む手段としての露光手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給して可視化する現像手段と、可視化したトナー像を転写材に転写する転写手段とを有し、且つ、前記転写手段により転写されずに前記像担持体表面に残留したトナーを前記現像装置で回収するクリーナレスシステムを用いた画像形成装置において、
前記現像手段により現像される前記トナー中に、前記トナーの帯電極性とは逆極性の微粒子が外添されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記微粒子の一次個数平均粒径Ｄ1が、０．５μｍ≦Ｄ1≦１５．０μｍであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記微粒子の前記トナーに対する重量比Ｗが、０.
１ｗｔ％≦Ｗ≦３. ０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナーの帯電極性がネガ極性であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記微粒子がチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の無機微粒子であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記微粒子がポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、メタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の有機微粒子であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記帯電手段表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）が、Ｒｚ≦３μｍであることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
画像形成以外の任意のタイミングで、前記微粒子を前記現像手段から前記像担持体に選択的に現像し、且つ、前記帯電手段に付着させる動作を行うことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記トナーの表面積形状球形度Φｓが、０. ９１≦Φｓ≦１. ０であり、且つ、前記トナーの体積平均粒径Ｄ4が４. ０μｍ≦Ｄ4≦９. ０μｍであることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、一般に回転ドラム型の像担持体である電子写真感光体（感光体）、その感光体を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電装置（帯電工程）、帯電処理された感光体に静電潜像を形成するための書き込み手段としての露光装置（露光工程）、感光体上に形成された静電潜像を現像剤としてのトナーによりトナー像として顕像化する現像装置（現像工程）、トナー像を感光体の表面から紙等の記録材に転写する転写装置（転写工程）、転写工程後の感光体上に多少ながら残余するトナー（残留現像剤、転写残トナー）を除去して感光体面を清掃するクリーニング装置（クリーニング工程）、記録材上のトナー画像を定着させる定着装置（定着工程）等を備えており、感光体には繰り返して電子写真プロセス（帯電工程・露光工程・現像工程・転写工程・クリーニング工程）が適用されて作像に供される。
【０００３】
転写工程後の感光体上に残余するトナーは、クリーニング装置により感光体の表面から除去され、クリーニング装置内に回収されて廃トナーとなる。しかし、環境保全や資源の有効利用等の点から、このような廃トナーが出ないことが望ましい。
【０００４】
又、クリーニング装置は、一般的にはウレタンゴムから成るクリーニングブレードを、感光体に一定の加圧力でカウンター方向に押し当てる構成を採っている。このときの加圧力は、クリーニングブレードと感光体の当接部分からトナーがすり抜けない程度以上にする必要があり、例えばトナーの重量平均粒径や流動性等により異なる。
【０００５】
一方、クリーニングブレードは感光体表面に残余した転写残トナーをクリーニングするだけでなく、クリーニングブレード先端と感光体の当接部に働く摩擦力により、感光体表面を磨耗して削り取る作用も生じる。例えば、感光体が有機光導電体（ＯＰＣ）の場合には、最表層である電荷移動層（ＣＴＬ）を磨耗して削り取るため、電荷移動層（ＣＴＬ）の容量が徐々に変化し、最終的には帯電手段により感光体表面を均一に帯電できなくなり、画像不良となる。そのため、クリーニング装置を有する画像形成装置においては、感光体の磨耗がランニングコストに大きく影響しており、ランニングコストの低減のためにはクリーニングブレードによる磨耗を十分に小さくすることが望ましい。
【０００６】
そこで、クリーニング装置を廃し、転写工程後の感光体上の転写残トナーを現像装置において「現像同時クリーニング」で感光体上から除去・回収し、再利用するようにしたクリーナレス方式の画像形成装置が提案されている（特許文献１）。
【０００７】
現像同時クリーニングは、転写工程後の感光体上の転写残トナーを、次工程以降の現像工程時に現像装置に回収する。即ち、転写残トナーが付着した感光体を引き続き帯電、露光して静電潜像を形成し、この静電潜像の現像工程時にかぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖback）によって、感光体表面に残余した転写残トナーのうち、現像されるべきでない部分（非画像部）上に存在する転写残トナーを現像装置に除去・回収する方法である。
【０００８】
この方式によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以降の静電潜像の現像に再利用されるため、廃トナーを無くすことができる。又、クリーニング装置を廃することで、感光体の磨耗を著しく低減することが可能となる。更には、メンテナンス時に手を煩わせることを少なくする等、ユーザビリティに優れ、且つ、クリーナレスであることで画像形成装置の小型化にも有利である。
【０００９】
上述のような現像同時クリーニングを採用したクリーナレス方式の画像形成装置において、帯電装置としてコロナ帯電器を用いた場合には、コロナ放電によりオゾン（Ｏ3）や窒素酸化物（ＮＯx ）等の帯電生成物が多量に生成されるが、クリーニング装置を有さないために感光体上に付着した帯電生成物を除去することができない。そのため、感光体表面に帯電生成物の膜が形成され、雰囲気中の水分を吸着するために感光体の表面抵抗が著しく下がり、露光装置により感光体上に書き込んだ静電潜像を乱す、所謂画像ナガレという現象が発生する。
【００１０】
そこで、現像同時クリーニングを採用したクリーナレス方式の画像形成装置においては、帯電生成物の生成を抑える上で極力放電を低減させるために、例えば導電性ローラを感光体表面に接触させて感光体表面を帯電させる接触帯電方式を用いるものが多数提案されている（特許文献２）。
【００１１】
【特許文献１】特開平０７−１４０７９１号公報
【特許文献２】特開２００１−１８３９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、このような接触帯電装置を用いた場合でも、その本質的な帯電機構は、帯電部材から感光体への放電現象を用いているため、先に述べたように帯電に必要とされる電圧は感光体表面電位以上の値が必要とされ、微量のオゾン（Ｏ3）や窒素酸化物（ＮＯx ）等の帯電生成物が発生する。
【００１３】
又、フルカラー画像やグラフィック画像等、高画質が求められる画像形成装置においては、帯電ムラを少なくする必要があり、帯電均一性のために接触帯電装置に直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を用いた帯電方式（ＡＣ帯電方式）が広く用いられるが、この場合には、更にオゾン（Ｏ3）や窒素酸化物（ＮＯx ）等の帯電生成物が発生してしまうため、例えば長時間連続して使用する場合等には、前述した画像ナガレが発生する場合がある。
【００１４】
そこで、本発明では、画像形成装置を長期間使用した場合でも感光体の磨耗を非常に少なくすることができるクリーナレス方式を用いた画像形成装置において、オゾン（Ｏ3）や窒素酸化物（ＮＯx ）等の帯電生成物の発生を抑えることで画像ナガレを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明は、像担持体と、該像担持体上に静電像を形成するために前記像担持体を接触部にて帯電する帯電手段と、該帯電手段により帯電処理された前記像担持体に静電潜像を書き込む手段としての露光手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給して可視化する現像手段と、可視化したトナー像を転写材に転写する転写手段とを有し、且つ、前記転写手段により転写されずに前記像担持体表面に残留したトナーを前記現像装置で回収するクリーナレスシステムを用いた画像形成装置において、前記現像手段により現像される前記トナー中に、前記トナーの帯電極性とは逆極性の微粒子が外添されていることを特徴とする。
【００１６】
又、前記微粒子の一次個数平均粒径Ｄ１ が、０．５μｍ≦Ｄ１ ≦１５．０μｍであることを特徴とする。
【００１７】
更に、前記微粒子の前記トナーに対する重量比Ｗが、０. １ｗｔ％≦Ｗ≦３. ０ｗｔ％であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、トナーの帯電極性とは逆極性であり、且つ、一次個数平均粒径Ｄ１ が０. ５μｍ≦Ｄ１ ≦１５．０μｍである微粒子を、トナーに対する重量比Ｗが０. １ｗｔ％≦Ｗ≦３. ０ｗｔ％の範囲で外添したトナーを用いることにより、接触帯電装置表面に微粒子が選択的に付着して接触帯電装置と感光体の接触部に微小なギャップを作り出し、接触帯電装置が感光体表面を帯電することを助ける帯電補助微粒子としての役割を果たすため、感光体表面の帯電に寄与しない放電を抑えることが可能となる。この結果、オゾン（Ｏ3）や窒素酸化物（ＮＯX ）等の帯電生成物の生成を抑えることができ、感光体の磨耗を非常に少なくすることができるクリーナレス方式を用いた画像形成装置においても、画像ナガレ等の画像不良を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２０】
＜実施の形態１＞
図３は本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す断面図である。本実施の形態に係る画像形成装置１００は、接触帯電方式、２成分接触現像方式、クリーナレス方式を採用した電子写真方式のレーザビームプリンタ（プリンタ）である。
（プリンタの全体構成）
先ず、図３を参照して本実施の形態に係るプリンタ１００の全体構成について説明する。
（ａ）像担持体：
プリンタ１００は、像担持体として、回転ドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と呼ぶ）を有する。本実施の形態において、感光ドラム１は、帯電特性が負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）であり、外径３０ｍｍ、中心支軸を中心に１３０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって矢示の反時計方向に回転駆動される。
【００２１】
感光ドラム１は、図４に示すように、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）１ａの表面に、光の干渉を抑えて上層の接着性を向上させる下引き層１ｂと、光電荷発生層１ｃと、電荷輸送層１ｄ（厚さ約２０μｍ）との３層を下から順に塗り重ねた構成をしている。
（ｂ）帯電手段：
プリンタ１００は、感光ドラム１表面を一様に帯電処理する帯電手段として、接触帯電装置（接触帯電器）２を有する。本実施の形態において、接触帯電装置２は、帯電ローラ（ローラ帯電器）であり、感光ドラム１との間の微小ギャップにて生じる放電現象を利用して帯電する。
【００２２】
帯電ローラ２は、芯金（支持部材）２ａの両端部をそれぞれ軸受け部材（図示せず）により回転自在に保持されると共に、押圧ばね２ｅによって感光ドラム１に向かって付勢して、感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。これにより、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転に従動して回転する。感光ドラム１と帯電ローラ２との圧接部が帯電部（帯電ニップ部，接触部）ａである。
【００２３】
帯電ローラ２の芯金２ａには、電源Ｓ１より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加される。これにより、回転する感光ドラム１表面は、所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施の形態において、帯電ローラ２に対する帯電バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−５００Ｖの直流電圧と、周波数１．３ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１．５ｋＶ、正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この帯電バイアス電圧により、感光ドラム１表面は帯電ローラ２に印加した直流電圧と同じ−５００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。
【００２４】
帯電ローラ２は長手長さ３２０ｍｍ、直径１４ｍｍである。又、図４の層構成模型図に示すように、芯金２ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃと、表層２ｄとを下から順次に積層した３層構成である。下層２ｂは帯電音を低減するための発泡スポンジ層であり、表層２ｄは感光ドラム１上にピンホール等の欠陥がある場合にもリークが発生するのを防止するために設けられた保護層である。より具体的には、本実施の形態の帯電ローラ２の仕様は下記の通りである。
【００２５】
芯金２ａ：直径６ｍｍのステンレス丸棒
下層２ｂ：カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ3、
体積抵抗値１０2〜１０9Ωｃｍ、層厚約３．５ｍｍ
中間層２ｃ：カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１０2〜１０5Ωｃｍ、
層厚約５００μｍ
表層２ｄ：フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫、カーボンを分散
体積抵抗値１０7〜１０10Ωｃｍ、
表面粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲｚ）１．５μｍ、
層厚約５μｍ。
（ｃ）情報書き込み手段：
プリンタ１００は、帯電処理された感光ドラム１の面に静電潜像を形成する情報書き込み手段として、露光手段たる露光装置３を有する。本実施の形態において、露光装置３は半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。レーザビームスキャナ３は、画像読み取り装置（図示せず）等のホスト処理装置からプリンタ側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光Ｌを出力して、一様に帯電処理された回転する感光ドラム１の表面を、露光位置（露光部）ｂにおいてレーザ走査露光（イメージ露光）する。このレーザ走査露光により、感光ドラム１の表面のレーザ光Ｌで照射されたところの電位が低下し、回転する感光ドラム１の表面には、画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。
（ｄ）現像手段：
プリンタ１００は、感光ドラム１上の静電潜像に従ってトナーを供給し、静電潜像をトナー画像（現像剤像）として反転現像する現像手段として、現像装置（現像器）４を有する。本実施の形態においては、現像装置４はトナーとキヤリアから成る二成分現像剤による磁気ブラシを、感光ドラムに接触させながら現像を行う二成分接触現像方式を採用した現像装置である。
【００２６】
現像装置４は、現像容器４ａ、現像剤担持体としての非磁性の現像スリーブ４ｂを備えている。現像スリーブ４ｂは、その外周面の一部を現像装置４の外部に露呈させて、現像容器４ａ内に回転可能に配置してある。現像スリーブ４ｂ内には、非回転に固定してマグネットローラ４ｃが挿設されている。現像スリーブ４ｂに対向して、現像剤コーティングブレード４ｄが設けられている。現像容器４ａは、二成分現像剤４ｅを収容しており、現像容器４ａ内の底部側には現像剤攪拌部材４ｆが配設されている。又、補給用トナーがトナーホッパー４ｇに収容されている。
【００２７】
現像容器４ａ内の二成分現像剤（現像剤）４ｅは、主に非磁性トナーと磁性キャリアとの混合物であり、現像剤攪拌部材４ｆにより攪拌される。トナーは磁性キャリアとの摺擦によりネガ極性に摩擦帯電される。
【００２８】
ここで、本実施の形態における磁性キヤリアの抵抗値は１０１３Ωｃｍであり、体積平均粒径は約４０μｍである。磁性粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置ＨＥＲＯＳ（日本電子製）を用いて、体積基準で粒径０. ５〜３５０μｍの範囲を３２対数分割して測定し、それぞれのチャンネルにおける粒子数を測定し、その測定結果から体積５０％のメジアン径をもって体積平均粒径とする。
【００２９】
又、非磁性トナーの抵抗値は約１０14Ωｃｍであり、体積平均粒径Ｄ4は約７. ０μｍ、表面積形状球形度Φｓが０. ９５である。
【００３０】
トナーの体積平均粒径Ｄ4は、コールターカウンターＴＡ−II型（コールター社製）を使用する。測定法としては、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液から成る電解液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記コールターカウンターＴＡ−II型により１００μｍアパーチャーを用いて、２μｍ  以上のトナーの体積を測定することにより体積分布を算出し、その測定結果から体積５０％のメジアン径をもって体積平均粒径とする。トナーの表面積形状球形度Φｓは、トナーのＢＥＴ比表面積（ｍ2／ｇ）に対するトナーを真球に仮定した場合の表面積（ｍ2／ｇ）の比である。
【００３１】
現像スリーブ４ｂは、感光ドラム１との最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐ）を３５０μｍに保持して感光ドラム１に近接対向配設される。この感光ドラム１と現像スリーブ４ｂとの対向部が現像部ｃである。
【００３２】
現像スリーブ４ｂは、現像部ｃにおいて感光ドラム１の進行方向とは逆方向に回転駆動される。現像スリーブ４ｂ内のマグネットローラ４ｃの磁力により、現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅの一部が現像スリーブ４ｂの外周面に磁気ブラシ層として吸着保持される。この磁気ブラシ層は、現像スリーブ４ｂの回転に伴い回転搬送され、現像剤コーティングブレード４ｄにより所定の薄層に整層され、現像部ｃにおいて感光ドラム１の面に対して接触して感光ドラム１面を適度に摺擦する。
【００３３】
現像スリーブ４ｂには、電源Ｓ２から所定の現像バイアスが印加される。本実施の形態において、現像スリーブ４ｂに対する現像バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−３５０Ｖの直流電圧と、周波数８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１．８ｋＶ、矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。
【００３４】
而して、回転する現像スリーブ４ｂの面に薄層としてコーティングされ、現像部ｃに搬送された現像剤４ｅ中のトナーが、現像バイアスによる電界によって感光ドラム１の表面に静電潜像に対応して選択的に付着し、静電潜像がトナー画像として現像される。本実施の形態の場合、感光ドラム１の表面の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。
【００３５】
現像部ｃを通過した現像スリーブ４ｂ上の現像剤薄層は、引き続く現像スリーブ４ｂの回転に伴い現像容器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。
【００３６】
現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度を、略一定の範囲内に維持するために、現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度を、例えば、光学式トナー濃度センサーによって検知し、その検知情報に応じてトナーホッパー４ｇを駆動制御して、トナーホッパー４ｇ内のトナーが現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅに補給される。二成分現像剤４ｅに補給されたトナーは、攪拌部材４ｆにより攪拌される。
【００３７】
トナーに外添する微粒子の詳細については、後述する。
（ｅ）転写手段・定着手段：
プリンタ１００は、転写手段として転写装置５を有する。本実施の形態においては、転写装置５は転写ローラである。転写ローラ５は、感光ドラム１に所定の押圧力をもって圧接され、その圧接ニップ部が転写部ｄである。この転写部ｄに給紙機構部（図示せず）から所定の制御タイミングにて記録材Ｐが給送される。
【００３８】
転写部ｄに給送された記録材Ｐは、回転する感光ドラム１と転写ローラ５との間に挟持されて搬送される。その間、転写ローラ５には電源Ｓ３からトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本実施の形態では、＋２ｋＶが印加される。これにより、転写部ｄを挟持搬送されていく記録材Ｐの表面に感光ドラム１の表面側のトナー画像が順次に静電転写されていく。
【００３９】
転写部ｄを通ってトナー画像の転写を受けた記録材Ｐは、感光ドラム１の表面から順次に分離されて定着装置６へ搬送される。本実施の形態では、定着装置６は熱ローラ定着装置であり、この定着装置６により記録材Ｐはトナー画像の定着処理を受けて画像形成物（プリント、コピー）として出力される。
（ｆ）クリーナレスシステム（帯電補助手段）：
本実施の形態のプリンタ１００は、所謂、クリーナレスシステムを採用しており、記録材Ｐに対するトナー画像転写後の感光ドラム１の表面に若干量残留する転写残トナー（残留トナー）を除去する専用のクリーニング装置を具備していない。
【００４０】
転写後の感光ドラム１面上の転写残トナーは、引き続く感光ドラム１の回転に伴い帯電部ａ、露光部ｂを通って現像部ｃに搬送されて、現像装置４により現像同時クリーニングにて除去・回収される（クリーナレスシステム）。
【００４１】
本実施の形態において、現像装置４の現像スリーブ４ｂは、上述のように現像部ｃにおいて感光ドラム１の表面の進行方向とは逆方向に回転させている。このような現像スリーブ４ｂの回転は、感光ドラム１上の転写残トナーの回収に有利である。
【００４２】
感光ドラム１上の転写残トナーは露光部ｂを通るので、露光工程はその転写残トナー上からなされる。通常は、転写残トナーの量は少ないため、転写残トナー上から露光工程を行うことによる大きな影響は現れない。
【００４３】
但し、上述したように、転写残トナーには帯電極性が正規極性のもの、逆極性のもの（反転トナー）、帯電量が少ないものが混在しており、その内の反転トナーや帯電量が少ないトナーが、帯電部ａを通過する際に帯電ローラ２に付着すると、帯電ローラ２が許容以上にトナーにより汚染してしまい帯電不良を生じることがある。
【００４４】
又、感光ドラム１上の転写残トナーを、現像装置４により現像動作と同時に効果的に除去・回収するためには転写残トナーの帯電量が重要な因子となってくる。即ち、現像部ｃに持ち運ばれる感光ドラム１上の転写残トナーは、その帯電極性が正規極性であり、且つ、その帯電量が現像装置によって感光ドラム１の静電潜像を現像できるトナーの帯電量であることが好ましい。転写残トナーの帯電極性が反転している場合や帯電量が適切でない場合には、感光ドラム１上から現像装置４に除去・回収できず、不良画像の原因となる虞がある。
【００４５】
そこで、帯電補助手段として、転写部ｄよりも感光ドラム１の回転方向下流側の位置において、感光ドラム１上の転写残トナーを均一化するための、残留トナー均一化手段（残留現像剤像均一化手段）８を設け、この残留トナー均一化手段８よりも感光ドラム１の回転方向下流側、且つ、帯電部ａよりも感光ドラム１の回転方向上流側の位置において、転写残トナーの帯電極性を正規極性であるネガ極性に揃えるためのトナー帯電量制御手段（現像剤帯電量制御手段）７を設ける。
【００４６】
一般的に、転写部ｄで記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残留した転写残トナーは、反転トナーや帯電量が適切でないトナーが混在している。そこで、残留トナー均一化手段８により一度転写残トナーを除電し、次いでトナー帯電量制御手段７で再度転写残トナーを正規極性に帯電処理する。これにより、帯電ローラ２への転写残トナーの付着防止を効果的に成すとともに、現像装置４での転写残トナーの除去・回収を完全に行うことができる。そのため、転写残トナー像パターンのゴースト像の発生も厳に防止される。
【００４７】
本実施の形態では、残留トナー均一化手段８及びトナー帯電量制御手段７は、適度の導電性を持ったブラシ状部材であり、ブラシ部を感光ドラム１の表面に接触させて配設されている。それぞれ残留トナー均一化手段８と感光体ドラム１の表面との接触部ｆ、トナー帯電量制御手段７と感光ドラム１の表面との接触部ｅを形成している。
【００４８】
残留トナー均一化手段８には、電源Ｓ５より正極性の直流電圧が印加されており、トナー帯電量制御手段７には、電源Ｓ４より負極性の直流電圧が印加される。それぞれに印加される直流電圧の大きさは、残留トナー均一化手段８には＋２５０Ｖ、トナー帯電量制御手段７には−７５０Ｖの直流電圧がそれぞれ印加されており、それぞれの接触部ｆ，ｅにおいて、転写残トナーを現像装置４で回収可能な適正な帯電量になるように順次コントロールしている。
（ｇ）帯電補助微粒子（トナー外添微粒子）：
現像装置４により現像されるトナーには、トナーの流動性を付与する役目やトナーの帯電量をコントロールする役目を担う微粒子が通常外添されている。本実施の形態で使用するトナーにおいても、トナーの流動性付与のためにチタニア（ＴｉＯ2）微粒子が対トナー重量比で０. ７ｗｔ％，トナーの帯電量をコントロールするためにシリカ（ＳｉＯ2）微粒子が対トナー重量比で０．５ｗｔ％それぞれ外添されている。
【００４９】
更に、本実施の形態で使用するトナーでは、上記２種類の微粒子に加えて帯電ローラ表面に付着して帯電補助の役割を担う微粒子（以降、「帯電補助微粒子」と呼ぶ）を外添している。この帯電補助微粒子は、トナーの帯電極性と逆のポジの帯電極性を持つことを特徴とし、そのために転写手段５で記録材Ｐに転写されることなく、その殆どが感光ドラム１表面に残存する。そして、感光ドラム１表面に残余した帯電補助微粒子は、帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部ａに到達し、帯電ローラ２表面の電位と感光ドラム１の表面電位の関係から帯電ローラ１表面に静電的に付着する（図５参照）。ここで、帯電補助微粒子が帯電ローラ２に十分に付着するためには、ブローオフ法により帯電補助微粒子の帯電量の測定を行ったときに、帯電量が約＋５０μＣ／ｇ以上であることが望ましい。
【００５０】
このときに、転写手段５通過後の感光ドラム１表面に若干残余している転写残トナーも微粒子と共に帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部ａを通過するが、前述したように残留トナー均一化手段８及びトナー帯電量制御手段７でその帯電量がコントロールされているために帯電ローラ２表面に付着することなく通過し、その後現像装置４で回収される。一方、帯電補助微粒子はその帯電量が十分に大きいため、残留トナー均一化手段８及びトナー帯電量制御手段７の影響を殆ど受けることがない。又、トナー帯電量制御手段７には負の直流電圧が印加されているが、ブラシから成る部材であるために感光ドラム１との接触面積が非常に少なく、トナー帯電量制御手段７に帯電補助微粒子が付着することも殆どない。
【００５１】
次に、帯電補助微粒子の作用効果について説明する。
【００５２】
帯電ローラ２等の接触帯電方式においては、帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部ａで、帯電ローラ２から感光ドラム１へ必要十分な電荷が移動することにより感光ドラム１表面を帯電することが理想的である。但し、感光ドラム１は一定速度（本実施の形態では１３０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転しており、短時間の間で感光ドラム１表面を目標とする電位まで帯電するだけの電荷の移動を行うことができない。
【００５３】
この解決方法としては、帯電ローラ２の抵抗を下げることや帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部ａ面積を大きく採ること等が考えられるが、前者では感光ドラム１表面に突起が存在したときにピンフォールリークが発生する可能性があり、或る程度（約１０５
Ωｃｍ）までしか下げることができないため十分ではなく、後者の場合には装置の大型化を余儀なくされる等のデメリットがある。更に、実際は帯電ローラ２及び感光ドラム１表面の形状に微細な凹凸が存在し、又、部分的な抵抗ムラが存在するため、感光ドラム１表面を均一に帯電することができない。
【００５４】
よって、以上のような理由により、帯電ローラ２等の接触帯電方式の場合においても、感光ドラム１表面を必要十分且つ均一に帯電する上で帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部ａ上下流に形成される微小ギャップで発生する放電に依存せざるを得ない。具体的には、直流電圧（Ｖｄｃ）に交流電圧（Ｖａｃ）を重畳した振動電圧を帯電ローラ２に印加する（ＡＣ帯電方式）ことで、帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部ａ上下流に発生する所謂ＡＣ放電を利用する方法が一般的に用いられている。
【００５５】
図６は帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部ａの部分について拡大したものである。
【００５６】
ＡＣ放電は、帯電ローラ２に印加する交流電圧（Ｖａｃ）のピーク間電圧（Ｖｐｐ）が帯電ローラ２の抵抗等により決定される閾値を超えた場合に発生する。
【００５７】
図８（ａ）は帯電ローラ２に印加する交流電圧（Ｖｐｐ）を変化させたときに、帯電ローラ２から感光ドラム１へと流れる交流電流（Ｉａｃ）について示したものである（帯電ローラ２のＶｐｐ−Ｉａｃ特性）。
【００５８】
図８に示すＶｐｐ−Ｉａｃ特性では、Ｖｐｐ（１）を境にしてＶｐｐ−Ｉａｃカーブが上側に屈曲しているが、ここでＶｐｐ（１）が放電を開始する閾値（放電開始点、本実施の形態では約１．２ｋＶｐｐ）であり、Ｖｐｐ（１）以上のＶｐｐ（例えばＶｐｐ（２））において、Ｖｐｐ−Ｉａｃカーブ上のＩａｃ（Ｉａｃ（１））から原点とＶｐｐ（１）の点を結ぶ直線を延長したと仮定したときのＩａｃ（Ｉａｃ（３））を引いた値（Ｉａｃ（１）−Ｉａｃ（３））がＡＣ放電による放電電流である。
【００５９】
ここで、帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部分ａ上下流で発生するＡＣ放電は、その全てが感光ドラム１の帯電に作用している訳でなく、逆にオゾン（Ｏ3）や窒素酸化物（ＮＯＸ ）等の帯電生成物を発生させる原因であることが知られている。つまり、帯電ローラ２と感光ドラム１のギャップが約３０μｍ以下の部分で発生するＡＣ放電については、帯電ローラ２表面から放出されたフォトンが雰囲気中の酸素（Ｏ2）や窒素（Ｎ2）等と衝突して反応することなく感光ドラム１表面に移動する（帯電に寄与するＡＣ放電）が、それ以上のギャップである場合には、雰囲気中の酸素（Ｏ2）や窒素（Ｎ2）等と衝突して反応するため、オゾン（Ｏ3）や窒素酸化物（ＮＯX ）等の帯電生成物を発生させる原因（帯電に寄与しない放電）となる。
【００６０】
図６で（領域（１））に示す部分が帯電に寄与しないＡＣ放電であり、（領域（２））に示す部分が帯電に寄与するＡＣ放電である。図８（ａ）に示すＶｐｐ−Ｉａｃ特性についても同様である。
【００６１】
以上のことをから、（領域（２））のＡＣ放電を増やし（領域（３））のＡＣ放電を減らすことが理想的であるが、図８（ａ）に示すように（領域（１））のＡＣ放電も（領域（２））のＡＣ放電の帯電ローラ２に印加する交流電圧（Ｖｐｐ）に対して共に正比例の関係であるため、交流電圧の大きさ（Ｖｐｐ）、波形、周波数等の条件を変えても実現することは不可能である。
【００６２】
そこで、本実施の形態では、先に述べた帯電補助微粒子をトナーに外添しておき、帯電ローラ２に付着させることにより、帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部ａにおいて、ギャップの大きさが約３０μｍ以下である微小ギャップを作り出し、帯電に寄与するＡＣ放電の量を増やすことが可能となった。
【００６３】
ここで、帯電補助微粒子が帯電ローラ２表面に付着したときに十分な微小ギャップを作り出す必要があるため、帯電補助微粒子の大きさは、その一次個数平均粒径Ｄ１
が０. ５μｍ≦Ｄ1≦１５．０μｍであることが好ましい。帯電補助微粒子の一次個数平均粒径Ｄ１
が０. ５μｍよりも小さいときには、１つ１つの帯電補助微粒子が単独に存在した場合には微小ギャップを形成することができず、又、２次凝集した場合でも帯電ローラ２表面に付着した後に帯電ローラ２と感光ドラム１の間に掛かる加圧力で押し潰されて膜状になるため、同じく微小ギャップを作り出せない。又、一次個数平均粒径Ｄ１
が１５．０μｍよりも大きいときには、１つ１つの帯電補助微粒子の帯電量が非常に大きくなってしまうため、現像装置４から感光ドラム１へ現像することができず、現像装置４内部に蓄積してしまう。
【００６４】
又、このときに帯電ローラ２の表面粗さが大きい場合には、帯電補助微粒子が帯電ローラ２に埋め込まれてしまい、微小ギャップを形成することができなくなる。そこで、帯電ローラ２の十点平均粗さ（Ｒｚ）が、３．０μｍ以下であることが求められる。
【００６５】
図７に帯電補助微粒子が帯電ローラ２表面に付着した時の帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部ａ近傍の拡大図を示す。ここで、図６と比較して、接触部ａにおいても帯電補助微粒子が存在するためギャップが形成され、ＡＣ放電が発生する。そのため、帯電ローラに印加する交流電圧（Ｖｐｐ）が同じである場合に、（領域（２））で発生する帯電に寄与するＡＣ放電が増加する。
【００６６】
図８（ｂ）は、帯電補助微粒子が帯電ローラ２に付着したときのＶｐｐ−Ｉａｃ特性である。図８（ａ）の帯電補助微粒子が帯電ローラ２表面に存在しないときに比較して、同じ交流電圧（Ｖｐｐ）を印加した場合に（領域（２））に示す帯電に寄与するＡＣ放電の量が増加していることが分かる。
【００６７】
帯電補助微粒子が帯電ローラ２表面に存在しないとき、感光ドラム１表面を均一に帯電するためには、図８（ａ）に示すように、（領域（２））の帯電に寄与するＡＣ放電量がＩａｃ（２）−Ｉａｃ（３）（本実施の形態の画像形成装置を用いた場合約２５μＡ）の大きさとなるＶｐｐ（２）（本実施の形態の画像形成装置を用いた場合約１．７ｋＶ）の交流電圧を帯電ローラ２に印加する必要があり、このときの（領域（１））の帯電に寄与しないＡＣ放電量はＩａｃ（１）−Ｉａｃ（２）（本実施の形態の画像形成装置を用いた場合約３５μＡ）の大きさで発生する。
【００６８】
一方、帯電補助微粒子が帯電ローラ２表面に付着しているときには、帯電補助微粒子により形成された微小ギャップでの放電が発生するため、図８（ｂ）に示すように、前者と（領域（２））の帯電に寄与するＡＣ放電の大きさを同じにするため（Ｉａｃ（２）−Ｉａｃ（３）＝Ｉａｃ（２）−Ｉａｃ（３））に帯電ローラ２に印加する交流電圧（Ｖｐｐ）の大きさはＶｐｐ（２）よりも小さいＶｐｐ（２）（本実施の形態の画像形成装置を用いた場合約１．５ｋＶ）で十分となり、このときの（領域（１））の帯電に寄与しないＡＣ放電量（Ｉａｃ（１）−Ｉａｃ（２））は前者（Ｉａｃ（１）−Ｉａｃ（２））と比較して著しく小さくなる（本実施の形態の画像形成装置を用いた場合約１０μＡ）ことが分かる。つまり、本実施の形態の方式を用いることにより、帯電に寄与するＡＣ放電を維持したまま、帯電に寄与しないＡＣ放電を著しく小さくすることが可能となる。
【００６９】
本実施の形態と同じような効果を得る方法として、帯電ローラ２の表面粗さを大きくすることが考えられるが、この場合、長期使用に伴い帯電ローラ２の表面が磨耗してしまうことや、トナーやトナーに外添されている微粒子が埋め込まれることにより帯電ローラ２の表面粗さが小さくなるため、長期間安定して効果を維持することが不可能である。
【００７０】
又、クリーニング装置を有する画像形成装置においても、本実施の形態と同様の方法を用いることで感光ドラム１の劣化などを防止することが可能であるが、クリーニング装置を有するが故に帯電補助微粒子の大きさが限定されてしまう。具体的には、一次個数平均粒径Ｄ１
が２．０μｍ以上の微粒子では、クリーニング装置で感光ドラム１表面から殆どクリーニングされてしまう（図２参照）。このため、帯電補助微粒子の一次個数平均粒径Ｄ１
は２．０μｍ以下に限定され、且つ、その一部でさえもクリーニング装置で回収されるため、帯電ローラ２に付着する帯電補助微粒子の量は著しく少なくなり、十分な効果を得ることができない。又、クリーニング装置下流側に別途帯電補助微粒子を感光ドラム１表面に供給する手段を設ける方法も考えられるが、装置の大型化、複雑化等のデメリットが考えられる。
【００７１】
以上のことから、本実施の形態においてトナーに外添する帯電補助微粒子としては、一次個数平均粒径Ｄ1が４．０μｍのメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）の有機微粒子を使用した。ここで、帯電補助微粒子のトナーに対する重量比は、帯電補助微粒子の種類、大きさによってことなるが、トナーの帯電量や流動性等への影響から考えて０. １ｗｔ％≦Ｗ≦３. ０ｗｔ％の範囲であることが好ましい。本実施の形態で用いたメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）の場合には、以上のことから０．５ｗｔ％が最適であった。
【００７２】
又、帯電補助微粒子としては、本実施の形態で用いたメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）以外にも、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の無機微粒子やポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の有機微粒子を使用することができる。
【００７３】
以上、本実施の形態によれば、トナーの帯電極性とは逆極性であり、且つ、一次個数平均粒径Ｄ1が０. ５μｍ≦Ｄ1≦１５．０μｍである微粒子を、トナーに対する重量比Ｗが０. １ｗｔ％≦Ｗ≦３. ０ｗｔ％の範囲で外添したトナーを用いることにより、接触帯電装置表面に微粒子が選択的に付着して接触帯電装置と感光体の接触部に微小なギャップを作り出し、接触帯電装置が感光体表面を帯電することを助ける帯電補助微粒子としての役割を果たすため、感光体表面の帯電に寄与しない放電を抑えることができる。又、この結果より、オゾン（Ｏ3）や窒素酸化物（ＮＯX ）等の帯電生成物の生成を抑えることができ、感光体の磨耗を非常に少なくすることができるクリーナレス方式を用いた画像形成装置においても、画像ナガレ等の画像不良を防止することができる。
【００７４】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００７５】
本実施の形態に係る画像形成装置（プリンタ）の基本構成は実施の形態１のものと同様である。従って、実施の形態１のプリンタ１００と同一の機能、構成を有する要素には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００７６】
実施の形態１では、トナーの帯電極性とは逆極性であり、且つ、一次個数平均粒径Ｄ１ が０. ５μｍ≦Ｄ1≦１５．０μｍである帯電補助微粒子を、トナーに対する重量比Ｗが０. １ｗｔ％≦Ｗ≦３. ０ｗｔ％の範囲で外添したトナーを用い、帯電ローラ２表面に帯電補助微粒子を付着させて帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部に微小なギャップを作り出し、その微小ギャップを利用することで帯電に寄与するＡＣ放電を低い交流電圧下でも実現し、且つ、帯電に寄与しないＡＣ帯電を抑えることで、オゾン（Ｏ3）や窒素酸化物（ＮＯX ）等の帯電生成物を抑えることが可能となった。
【００７７】
ここで、帯電補助微粒子の帯電極性はトナーと逆極性であるため、現像のかぶり取りバイアス（Ｖback）により現像装置４から感光ドラム１に現像される。よって、比較的画像比率の低い画像を出力する場合には、帯電補助微粒子が現像装置４から感光ドラム１に多数現像されるが、反対に画像比率が高い場合には、帯電補助微粒子が現像装置４から感光ドラム１上に余り現像されず、結果として帯電ローラ２に付着する帯電補助微粒子の量が極端に少なくなり、効果が低減する可能性がある。
【００７８】
又、１つの画像内で画像比率に偏りがある場合には、帯電ローラ４の主走査方向で帯電補助微粒子が多数付着する部分と殆ど付着しない部分ができてしまう。
【００７９】
本実施の形態では、以上のような問題を解決するために、画像形成以外の任意のタイミングで、帯電補助微粒子を現像装置４から感光ドラム１に選択的に現像するタイミングを設けた。
【００８０】
具体的には、画像形成が終了した後に、感光ドラム１の周りに配設された各作像手段の高圧条件を作像状態で維持し、所謂白ベタ作像を感光ドラム１約１回転分行い、現像装置４から感光ドラム１上に帯電補助微粒子を選択的に現像させ、現像が終了した感光ドラム１上の位置（帯電補助微粒子が感光体１上に現像された最後の位置）が帯電ローラ２を通過した後に、各作像手段の停止動作を開始するようにした（図９参照）。
【００８１】
このような帯電ローラ２に帯電補助微粒子を供給するタイミングを設けることにより、画像比率の高低や画像比率の偏りに関わらず、安定して帯電ローラ２に帯電補助微粒子を供給することができ、実施の形態１と同様の効果を安定して供給することができる。勿論、このような帯電ローラ２に帯電補助微粒子を供給するタイミングは、画像形成装置の立上げ時、画像形成間（紙間）、１定枚数毎の割り込みなどであっても良い。
【００８２】
以上、本実施の形態によれば、出力する画像比率や画像の偏り等によらず、安定的且つ均一に帯電ローラ２に帯電補助微粒子を付着することが可能となり、実施の形態１と同様の効果を安定的に実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明によれば、トナーの帯電極性とは逆極性であり、且つ、一次個数平均粒径Ｄ1が０. ５μｍ≦Ｄ1≦１５．０μｍである微粒子を、トナーに対する重量比Ｗが０. １ｗｔ％≦Ｗ≦３. ０ｗｔ％の範囲で外添したトナーを用いることにより、接触帯電装置表面に微粒子が選択的に付着して接触帯電装置と感光体の接触部に微小なギャップを作り出し、接触帯電装置が感光体表面を帯電することを助ける帯電補助微粒子としての役割を果たすため、感光体表面の帯電に寄与しない放電を抑えることが可能となる。この結果、オゾン（Ｏ3）や窒素酸化物（ＮＯX ）等の帯電生成物の生成を抑えることができ、感光体の磨耗を非常に少なくすることができるクリーナレス方式を用いた画像形成装置においても、画像ナガレ等の画像不良を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】従来のクリーニング装置を有する画像形成装置の概略構成を示す模型図である。
【図２】従来のクリーニング装置を有する画像形成装置において帯電補助微粒子を用いた場合に帯電補助微粒子の挙動を示す模型図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す模型図である。
【図４】図２の画像形成装置が備える感光ドラム及び帯電ローラの層構成を示す模型図である。
【図５】本発明に係る画像形成装置において帯電補助微粒子を用いた場合に帯電補助微粒子の挙動を示す模型図である。
【図６】帯電補助微粒子を用いない場合の帯電ローラと感光ドラムの接触部拡大図である。
【図７】帯電補助微粒子を用いた場合の帯電ローラと感光ドラムの接触部拡大図である。
【図８】（ａ）は帯電ローラに帯電補助微粒子が付着していない状態での帯電交流電圧と帯電交流電流の関係を示す関係図、（ｂ）は帯電ローラに帯電補助微粒子が付着している状態での帯電交流電圧と帯電交流電流の関係を示す関係図である。
【図９】帯電ローラに帯電補助微粒子を付着させるモードを行う、感光ドラム周りの作像手段の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００８５】
１    感光ドラム（像担持体）
２    帯電ローラ（帯電手段）
３    レーザビームスキャナ（露光手段）
４    現像装置（現像手段）
５    転写ローラ（転写手段）
６    定着装置
７    トナー帯電量制御手段
８    残留トナー均一化手段
２１  クリーニング手段
【図１】
2005300751.tif 000003
【図２】
2005300751.tif 000004
【図３】
2005300751.tif 000005
【図４】
2005300751.tif 000006
【図５】
2005300751.tif 000007
【図６】
2005300751.tif 000008
【図７】
2005300751.tif 000009
【図８】
2005300751.tif 000010
【図９】
2005300751.tif 000011